| 研究課題/領域番号 |
20H02794
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
加藤 和明 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (80570069)
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| 研究分担者 |
小椎尾 謙 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (20346935)
星野 大樹 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 准教授 (20569173)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | ロタキサン / ポリロタキサンガラス / 薄膜 / 気体分離膜 / 界面 / 接着 / X線散乱 / ひずみの集中 / X線ナノビーム / マルチスケール構造解析 / 相分離 / 超分子 / その場観察 / 力学物性 / ダイナミクス / 破壊プロセス / シクロデキストリン / 機械的結合 / 分子運動性 / バルジ試験 / エックス線散乱 / 接着界面 / 放射光X線ナノビーム / 構造物性相関 / ホスト－ゲスト相互作用 / 副分散 / 薄膜化 / 包接率 / X線回折 / 分子配向 / 分子設計 / 環状分子プローブ / 粘弾性緩和 / ポリロタキサン / 放射光X線 / 分離膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポリロタキサンを用いた硬質材料について、その薄膜の気体透過時や異種材料界面における、局所構造とダイナミクスの詳細を、薄膜の加圧下での構造観察やX線ナノビームを用いた接着界面の局所構造解析、基板との相互作用を分子設計により制御した超薄膜の系統的なダイナミクス解析を行うことで、気体透過や異種材料接着のメカニズムを分子レベルで解明し、既存の高分子材料とは全く異なる分子設計を基盤とする新機能性材料の創製を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
環状分子と直鎖状高分子から成るポリロタキサンガラスについて、ガス分離膜と接着という機能に着目した基礎的研究を行った。溶媒キャストに適したポリロタキサンを合成して薄膜化することで、バルジ試験による加圧を行っても脆性的に破裂を起こさないタフな自立薄膜を得ることに成功し、窒素に対して30倍程度の非常に高い二酸化炭素透過性を達成した。また、金属基板との界面で埋もれた高分子接着剤の構造を荷重下で解析する手法を構築し、実際に接着力によって異なるひずみ分布やひずみの非局在化が観測された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
接着剤やガス分離膜として現在使用されている既存の高分子材料とは分子構造が異なり、環状分子と直鎖状高分子が幾何学的に連結してできたネックレス状のポリロタキサンから成る材料「ポリロタキサンガラス」には様々な特異な物性が知られている。例えば、既存の高分子ガラスにはない非常に高い高分子の運動性は気体分子等の物質透過性に影響すると考えられ、高い延性は界面に拘束された接着剤の状態でも発揮されることが期待できる。本研究では、これらの機能材料への展開の基盤となる成形法や構造解析法を確立したことで、既存の高分子材料とは異なる材料設計が可能になることが期待される。
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